分析汽车行业中逆向工程的汽车仪表板开发

王亚振++刘晓锋

摘 要：作为汽车内饰当中最为重要的构成部分，仪表板上集中了各种仪表与信号、操作开关，汽车所有操作控制和显示都集中在仪表板上。对于驾驶员来说，设计优良的仪表板能够在其行驶过程中为其提供各种内部信息，让驾驶变得更加方便、安全。同时，仪表板在一定程度上也能够体现出一辆车的风格和个性特点，更是衡量仪表板制作厂家技术与工艺水平以及艺术风格的重要指标。为此，本文就基于逆向工程的汽车仪表板开发问题展开了分析。

关键词：逆向工程；汽车仪表板；开发

中图分类号： U463 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）11-186-2

0 引言

作为构 成汽车的重要零部件，汽车仪表板呈现出的外表面较为复杂，不但产品的更新速度很快，对仪表板表面的质量也有着很高的要求。为此，如何在提高产品开发速度的同时使仪表板表面质量得到有效保障成为了实际生产当中亟待解决的一个问题。此种情况下，通过对已有产品进行逆向分析、研究，进而推导出该产品处理流程和功能特性以及技术规格、组织结构等设计要素的逆向工程技术被逐渐应用到汽车仪表板新产品开发当中。下面就逆向工程的汽车仪表板开发做进一步分析。

1 汽车仪表板设计方法和路线

早期的仪表板设计较为侧重于功能，所以，在造型设计上较为规则和简陋，缺少美观性。但是随着人们物质生活水平的提升，人们在注重性能的同时，越来越看重外观，也就是汽车仪表板造型的美观。同时，对仪表板表面的质量要求也从原本的B级上升到现在的A级[1]。

从仪表板的造型设计来看，最开始的时候要像整个车辆设计那样确立一个初始布置方案，然后经由造型师在参照最初车辆总体布置中轮廓的大致尺寸分别制作出二维的效果图与三维的油泥模型。

2 仪表板逆向设计

2.1 前期的准备

第一，剖析产品，将其结构的主要特征、整体设计思路以及建模顺序确定下来。在仪表板结构主要特征的确定过程中需要对配合面和产品外形轮廓特征这样的基本特征同诸如面和面之间过渡、凹腔、凸台以及倒圆角这类的构造特征有明确区分，在此基础上以基本特征为着手点生成仪表板模型的基本形状，在此过程中要保证重点。当基本形状生成之后，再继续进行诸如过渡面以及凹腔、凸台、筋条和孔等细节部位的设计。

第二，把仪表板设计过程中应遵守的指导原则确定下来。对于汽车的整体来说，任何一个零部件都是不可或缺的重要构成部分，因为有它们的存在才构成了一个有机整体。所以，在正式重构仪表板曲面之前首要考虑的问题就是在整车装配上其与其他零部件间的协调问题，也就是说，应给那些在装配着中具有重要作用的部位或是边界位置设立一个统一标准[2]。

2.2 数据的获取

要想获得完善的数据，就需要使用ATOS进行扫描，然后把得到的数据输入到相关的软件当中，使用的格式是*.asc以及*.stl，所输入的软件一定要是Imageware的软件当中。下附测量点云图示图1：

2.3 数据的预处理方式

因为汽车的仪表板中，所拥有的油泥在尺寸方面比较大，并且所呈现的形状也非常复杂，这样只有经过多次的反复的扫描并且配合着TRITOP相机的数码系统。但是此种相机会拍摄到多种参考点的作标位置，因此可以对这些坐标点和各种云间点进行联系和对应，然后在对应的基础上让ATOS系统中自己所带领的软件实现各个云点之间的融合和拼凑。结束这些工作以后还需要在Imageware软件当中进行噪声点的删除项目，最后使用等距离的方法对点云进行精简，并且把点云放在汽车装拼中的指定位置上，以此确定产品所出模的方向。

2.4 曲面的重构

在利用逆向工程重构曲面的时候，要以面在仪表板产品上的重要程度为依据规划好构建顺序，通常来说，构建的顺序为基础面、大一点的过渡曲面、细微特征与圆角特征[3]。构建顺序的不同会对整个模型重构时间以及仪表板外表面最终的质量产生直接影响。曲面的生成方法有两种，分别是由曲线生成的曲面和由点云直线生成的曲面；曲面重构的步骤有如下几步：一是曲面的分块；二是创建基础面；三是创建过渡面；四是分析、检查曲面；五是完善模型。

若最开始的数据分块分得好，在点云基础上拟合曲面的方法就会很快速和直接，而且曲面生成过程中曲面的光顺性以及其与点云之间的误差都能够得到有效控制。但此种方法的缺点是曲面的调整需要从低控制点分布的3×3调整到高阶的n×n，其中n的值一般不会超过10，以致这个过程会消耗大量的时间成本。对于利用曲线生成曲面的方法来说，其关键点在与架构线要生成良好，若有了好的架构线，即使没有点云做支撑，也完全可以通过这些架构线做成曲面，并能够使精度要求得到满足。

2.5 曲面的检查

当曲面创建完成之后，还需要对其做误差分析以及光顺性与连续性的检查，其中误差的分析在曲面创建的过程当中就完成了，所以，只需要进行光顺性与连续性检查以及触摸方向的检测即可。下面具体介绍下光顺性检查与连续性检查：

①光顺性检查。若一条曲线曲率半径图连续，各部分都是单调段，那么就可以称其是光顺的。在分析曲面光顺性时主要从以下几方面入手：一是精度要求；二是与曲率方向尽量保持一直；三是曲率比即将要做的圆角过渡半径值大。

②连续性检查。曲面间光顺的连接有两种，分别为整边连接、部分连接，对两曲面连续性做局部调整时，可对正切比例的因子进行适当调整。

2.6 三维结构的设计

当重构完表面模型以后，就能够开始结构设计工作。汽车当中仪表板本体是由骨架与发泡部分构成的。通常发泡层的实际厚度约7毫米，能够使基础面向里便宜，使发泡层的厚度增加，之后再进行过渡面的添加，形成表面，最后对内表面进行封闭处理，并把曲面模型变成实体模型[4]。其中，骨架可以使用钢骨架的形式来构成，通常实际厚度为1毫米左右，并且还要在其上布设相应的工艺孔，使得发泡层可以顺利进行流通。同时骨架的设计不仅满足实际装配需要，还要具备一定的刚度，有效确保仪表板不会出现变形等现象。下附产品骨架图示（图2）：

3 结束语

汽车仪表板的造型以及表面展现出来的质量将会对车辆整体的美感与性能以及产品销售量造成直接影响。在汽车仪表板的开发当中逆向工程已经成为了主流形式，它的应用不但有效缩短了仪表板的设计、开发周期，还使得仪表板的造型、质量得到了优化，同时，降低了新产品开发的风险和成本，大大提升了企业的竞争实力。

参 考 文 献

[1] 汪洪清.汽车仪表板手套箱开发研究[J].汽车实用技术，2015（3）：52-55.

[2] 侯桂芳.汽车仪表板的模块化设计[J].专用车与零部件，2015（8）：71-72.

[3] 宫文峰，黄美发.逆向工程技术的应用与研究[J].机械设计与制造，2013（1）：110-112.

[4] 陈志鸿，房海蓉，方跃法等.基于逆向工程的自由曲面涂层加工系统设计[J].机械工程学报，2014，50（9）：142-147.